Černé díry mají minimálně dvě velikosti: malé a velké. Malé černé díry se tvoří z hvězd. Když velká hvězda dosáhne konce svého života, obvykle končí supernovou. Zbytkové jádro se pak vlastní vahou zhroutí a vytvoří černou díru nebo neutronovou hvězdu. Malé černé díry s hvězdnou hmotností mají obvykle desítky hmotností Slunce. Velké černé díry se skrývají v centrech galaxií. Tyto supermasivní černé díry mohou mít hmotnost milionů nebo miliard Slunce. Vznikly během raného vesmíru a spustily formování a vývoj galaxií kolem nich.
Velikosti známých černých děr. Poděkování: NASA/JPL-Caltech
Ale možná, že černé díry také přicházejí v médiu. Tyto středně hmotné černé díry (IMBH) by mohly vyrůst z rychlého sloučení černých děr s hvězdnou hmotností a mohly by mít stovky nebo tisíce slunečních hmotností. Dlouho se předpokládalo, že v srdcích kulových hvězdokup by se mohly tvořit středně hmotné černé díry.
Kulové hvězdokupy jsou husté hvězdokupy, které obvykle obsahují stovky tisíc hvězd. Vznikly v rané historii vesmíru a mohou být starší než samotné galaxie. Vzhledem k tomu, že kulové hvězdokupy jsou hustě zabaleny, jejich hvězdy se často setkávají v těsné blízkosti. Tyto průlety mají tendenci řídit menší, méně hmotné hvězdy směrem k vnějším oblastem hvězdokup a hmotnější hvězdy směrem ke středu. Je tedy možné, že by se hvězdy v jádru kulové hvězdokupy mohly sloučit a vytvořit černou díru střední hmotnosti.
Je však obtížné prokázat existenci IMBH. Kulové hvězdokupy jsou tak husté, že je těžké studovat jejich centrální oblasti. A pokud kulové hvězdokupy obsahují střední černé díry, jsou příliš staré na to, aby byly velmi aktivní, takže je nemůžeme identifikovat podle věcí, jako jsou výtrysky. V důsledku toho máme jen několik potenciálních kandidátů na IMBH. Nedávno se tým podíval na kulovou hvězdokupu NGC 6397, která je nejbližší kupou k Zemi. To, co našli, bylo poměrně překvapivé.
Mezera v orbitálních rychlostech ukazuje, že neexistuje IMBH. Kredit: Vitral & Mamon
Vzhledem k tomu, že kulová hvězdokupa je tak hustá, sledoval tým čárová spektra z kupy, aby určil pohyb hvězd v kupě. Jak hvězdy obíhají kolem jádra kulové hvězdokupy, jejich pohyb vzhledem k Zemi způsobuje posun jejich liniových spekter v důsledku Dopplerova jevu. I bez pozorování jednotlivých hvězd mohl tým získat statistické rozložení jejich pohybu.
Pokud byla ve středu NGC 6397 černá díra střední hmotnosti, pak by hvězdné rychlosti měly být rovnoměrně rozloženy, s centrálními hvězdami obíhajícími rychleji než ty na periferii. Místo toho tým našel dynamickou mezeru v pohybu hvězd. To ukazuje na myšlenku, že v kupě není žádná centrální hmota. Místo toho je centrální oblast pravděpodobně vyplněna bílými trpaslíky, neutronovými hvězdami a černými dírami o hvězdné hmotnosti.
Zatímco mnoho kulových hvězdokup může obsahovat přechodnou černou díru, nyní víme, že tomu tak vždy není. Tato nejnovější studie ukazuje, že dynamika tvorby černých děr je složitá a stále se máme co učit.
Odkaz:Vitral, Eduardo a Gary A. Mamon. “ Obsahuje NGC 6397 černou díru střední hmotnosti nebo difuznější vnitřní podkupu? 'Astronomie a astrofyzika646 (2021): A63.
